Révélé au monde par son rôle de Spike dans Buffy contre les vampires et son spin-off Angel, James Marsters a su trouver, depuis 2004, une carrière solide, à défaut d'être particulièrement spectaculaire.
En 2004, Angel touche à sa fin, et pour James Marsters, alors âgé de 42 ans, c'est la fin de son personnage de Spike, icône d'une génération. L'acteur doit alors songer à se reconvertir, profitant pour cela de l'aura dont il jouit grâce aux séries de Joss Whedon. Dès 2005, Marsters intègre alors la saison 5 de Smallville, où il endosse le rôle de Milton Fine, professeur de Clark, et avatar du maléfique Brainiac.
En 2007, il enchaîne quelques films et téléfilms (Shadow Puppets, un film d'horreur avec Jolene Blalock), apparaissant notamment dans P.S. I love you, puis il rejoint la distribution de FBI : Portés disparus pour quatre épisodes. Après un bref retour à Smallville en saison 7, on le choisit pour incarner le personnage du Capitaine John Hart dans la saison 2 de Torchwood (2008). Hart est alors au Capitaine Jack (John Barrowman) ce que Spike était à Angel : un nemesis, un ancien partenaire... et un ancien amant, Torchwood oblige.
En 2009, cependant, après quelques apparitions tv, et juste avant son apparition en Buzz Aldrin dans Mission Apollo 11 : les premiers pas sur la Lune (téléfilm de la chaîne History Channel), Marsters commet un faux pas, en choisissant d'incarner Piccolo dans la désastreuse adaptation cinématographique de Dragon Ball & DBZ, Dragonball Evolution. Les fans ne lui en tiennent cependant pas rigueur, et sont au rendez-vous lorsque Marsters rejoint Caprica (2010), dans la peau d'un dangereux leader terroriste, un petit rôle qui ne dure qu'une poignée d'épisodes.
Une nouvelle fois, Marsters revient alors brièvement à Smallville, peu de temps avant de s'inviter dans deux épisodes (dont le pilote) de Hawaii Police d'état, le remake 2010 de la célèbre série CBS.
Associé depuis lors au projet Three Inches, Marsters attend désormais le bon vouloir de la chaîne Syfy : dans Three Inches, il interprète Troy Hamilton, ancien agent du gouvernement devant désormais gérer le quotidien d'une équipe balbutiante de super-héros improbables et assez peu doués. Initialement d'une durée d'une heure, la série s'est vue renvoyée sur le banc de touche lorsque Syfy lui a préféré Alphas, au sujet similaire, et elle est désormais réduite au format sitcom d'une demi-heure, en compétition avec deux autres projets du genre.
Dans l'intervalle, Marsters joue les doubleurs sur divers projets (Superman/Doomsday, The Super Hero Squad show, Star Wars : The Clone Wars, etc) et continue sa carrière musicale avec ses nombreux groupes, le plus connu restant Ghost of the Robot, dans lequel son fils Sullivan joue occasionnellement de la guitare.